(57)【要約】【課題】不整形なスピーカ配置においても理想の再生環境を実現することができる音場補正装置を提供する。【解決手段】不整形に配置された複数のスピーカから再生されるマルチチャンネル信号の各ソースチャンネル信号を信号処理して音場補正を行う音場補正装置であって、マルチチャンネル信号の各ソースチャンネル信号の振幅を、本来再生を行うべき基本配置位置からの角度情報と隣接するスピーカとの角度情報に応じたレベル配分の振幅を加えて振幅調整する方向制御部１００と、方向制御部から出力される各ソースチャンネル信号に対し受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離に応じて遅延調整及び振幅調整を行う距離制御部２００とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受聴者位置から等距離、かつ所定の角度に複数のスピーカを配置する基本配置位置に対して不整形に配置された複数のスピーカから再生されるマルチチャンネル信号の各ソースチャンネル信号を信号処理して音場補正を行う音場補正装置において、
前記マルチチャンネル信号の前記各ソースチャンネル信号の振幅を、本来再生を行うべき前記基本配置位置からの角度情報と隣接するスピーカとの角度情報に応じたレベル配分の振幅を加えて振幅調整する方向制御部と、
前記方向制御部から出力される各ソースチャンネル信号に対し前記受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離に応じて遅延調整及び振幅調整を行う距離制御部とを、
備えたことを特徴とする音場補正装置。
【請求項２】
ユーザインターフェースを用いてグラフィック表示された前記基本配置位置から実際のスピーカ配置位置へ各スピーカを移動させて不整形に配置された複数のスピーカの座標位置を検出し、前記受聴者位置と不整形に配置された前記各スピーカの配置位置との関係から本来再生を行うべき前記基本配置位置からの角度情報と隣接するスピーカとの角度情報及び前記受聴者位置から各スピーカ位置までの距離を算出し、振幅調整する際のレベル配分係数と振幅調整量と、遅延調整する際の遅延量を算出することを特徴とする請求項１に記載の音場補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不整形に配置された複数のスピーカから再生されるマルチチャンネル信号の各ソースチャンネル信号を信号処理して音場補正を行う音場補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マルチチャンネル信号を再生するには、図２に示すようなスピーカ配置とすれば理想の音場を再生することができることが知られている。すなわち、７チャンネルのスピーカＣ、Ｌ、Ｒ、ＳＬ、ＳＲ、ＢＬ及びＢＲを、受聴者を中心にして受聴者からの距離が同じとなるように同心円上の位置に揃え、かつ受聴者前方のスピーカＣとＬ間、ＣとＲ間のみ３０°間隔で配置し、他のスピーカ間隔を６０°間隔で配置することにより、理想の音場を再生することができる。
【０００３】
しかし、一般家庭では、家具の位置や窓や扉の間取りにより、図２に示すような理想的なスピーカ配置を実現することは難しい。例えば、図３に示すように、本来の理想的なスピーカ配置から方向や距離がまちまちな不整形な配置となることが多い。
【０００４】
従来、スピーカの配置の不備を補正する技術としては、スピーカの距離を補正するための時間遅延制御、スピーカの大きさ（再生周波数帯域）を補正するため低音のコントロール（Bass Management）のみであった（例えば、下記の特許文献１及び２参照）。このため、方向や距離がまちまちな不整形なスピーカ配置において理想的な再生環境を得ることができなかった。
【特許文献１】特開２０００−３５４３００号公報
【特許文献２】特開平１０−２８５６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、このような不整形なスピーカ配置においても理想の再生環境を実現することができる音場補正装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための手段として、本発明に係る音場補正装置は、受聴者位置から等距離、かつ所定の角度に複数のスピーカを配置する基本配置位置に対して不整形に配置された複数のスピーカから再生されるマルチチャンネル信号の各ソースチャンネル信号を信号処理して音場補正を行う音場補正装置において、
前記マルチチャンネル信号の前記各ソースチャンネル信号の振幅を、本来再生を行うべき前記基本配置位置からの角度情報と隣接するスピーカとの角度情報に応じたレベル配分の振幅を加えて振幅調整する方向制御部と、
前記方向制御部から出力される各ソースチャンネル信号に対し前記受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離に応じて遅延調整及び振幅調整を行う距離制御部とを、
備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の音場補正装置は、マルチチャンネル信号の各ソースチャンネル信号の振幅を、本来再生を行うべき基本配置位置からの角度情報と隣接するスピーカとの角度情報に応じたレベル配分の振幅を加えて振幅調整するとともに、各ソースチャンネル信号に対し受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離に応じて遅延と振幅調整とを掛けることにより、不整形なスピーカ配置でも理想に近い音場を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の実施の形態に係る音場補正装置の構成を示すブロック図である。図１に示す音場補正装置は、マルチチャンネル信号の各ソースチャンネル信号の振幅を、本来再生を行うべき基本配置位置である理想的なスピーカ配置位置からの角度情報と隣接するスピーカとの角度情報に応じたレベル配分の振幅を加えて振幅調整する方向制御部１００と、方向制御部１００から出力される各ソースチャンネル信号に対し受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離に応じて遅延調整及び振幅調整を行う距離制御部２００とを備え、図３に示すような方向や距離がまちまちな不整形なスピーカ配置でも、図２に示すような理想的なスピーカ配置と同等な音場を再現する。
【０００９】
方向制御部１００は、複数のスピーカＣ、Ｌ、Ｒ、ＳＬ、ＳＲ、ＢＬ及びＢＲに対応したマルチチャンネル信号の各ソースチャンネル信号ごとに、本来再生を行うべき理想的なスピーカ配置位置からの角度情報と隣接するスピーカとの角度情報に応じたレベル配分に応じて振幅調整する、各スピーカＣ、Ｌ、Ｒ、ＳＬ、ＳＲ、ＢＬ及びＢＲそれぞれに対応する一対の増幅器１１ａと１１ｂ、１２ａと１２ｂ、１３ａと１３ｂ、１４ａと１４ｂ、１５ａと１５ｂ、１６ａと１６ｂ、１７ａと１７ｂ、各一対の増幅器の出力を加算して、複数のスピーカＣ、Ｌ、Ｒ、ＳＬ、ＳＲ、ＢＬ及びＢＲに対応して、各スピーカの再生方向（角度）を考慮した各ソースチャンネル信号を出力する加算器２１〜２７を備えている。
【００１０】
また、距離制御部２００は、方向制御部１００から出力される振幅調整された各ソースチャンネル信号に対し、受聴者位置から各スピーカＣ、Ｌ、Ｒ、ＳＬ、ＳＲ、ＢＬ及びＢＲの配置位置までの距離に応じて遅延調整する可変遅延器３１〜３７、各可変遅延器３１〜３７の出力に対し、距離に応じた音量の増減を補正するために振幅調整を行う増幅器４１〜４７を備えている。低音マネージメントを行う場合は、この距離制御部２００の後の出力に対して行う。
【００１１】
ここで、方向制御部１００におけるスピーカの再生方向（角度）を考慮した音場補正のアルゴリズムについて説明する。
まず、図３に示すような一般家庭内に配置されたスピーカ方向（角度）を維持したまま、図４に示すように、受聴者位置を中心にして受聴者位置からの距離が同じとなるように、スピーカＣ、Ｌ、Ｒ、ＳＬ、ＳＲ、ＢＬ及びにＢＲの位置をそろえて考える。
【００１２】
図４に示すようなスピーカ配置で、本来あるべき正しいスピーカの位置から再生されているように再現するには、スピーカＣを例にすると、スピーカＣと隣接するスピーカＲからその角度情報に応じた適切なレベル配分の振幅（図４に示すスピーカＣとスピーカＲからの左側の線分）を加えることで知覚できる。すなわち、スピーカＣの本来あるべき正しい位置に対し実際に配置されたスピーカＣの変位角度をＸ、スピーカＣの本来あるべき正しい位置に対するスピーカＲの実際の配置位置がなす角度をＹとし、本来再現すべき振幅をgfclとすると、スピーカＣとＲの出力レベルgＣ、gＲは、下式で求められる。
【００１３】
【数１】
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【００１４】
ここで、再生される音声は必ず隣接する２つのスピーカからのものであるので、図１に示すように、振幅を調整するための一対の増幅器の振幅係数（増幅度）をどのように設定するか、また、その増幅器出力をどの２つのスピーカヘ出力するかをスイッチングして、どの加算器により一対の増幅器の出力を加算するかを決めるアルゴリズムが必要となる。
【００１５】
１チャンネルの音声を再生するには、本来再生を行うべきスピーカの位置情報と、実際に置かれたスピーカの位置関係の情報から、一対の増幅器の振幅係数、さらにその振幅係数を掛けた信号をどの２つのスピーカから再生するかの情報を求めればよい。これを各チャンネルに対して行うと、図１に示す方向制御部１００のような構成となる。図４により理解されるように、現音場を所望する正しい音場に補正するには、所望するスピーカの位置の左右２カ所に存在するスピーカヘと、角度に応じたレベル配分で再生すればよいので、一対の増幅器の振幅係数とその振幅係数を掛けたデータをどこのスピーカヘ出力するかの情報があれば実現できる。
【００１６】
さらに、距離制御部２００における受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離を考慮した音場補正のアルゴリズムについて説明する。
図４に受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離を加味した図５の場合を考えると、受聴者位置から近いスピーカの場合は音量を小さくして遅延させ、受聴者位置から遠いスピーカの場合には音量を大きくして遅延時間を短くすることで距離に対する補正もできる。この遅延を可変遅延器３１〜３７で行い、音量（振幅）調整を増幅器４１〜４７で行う。これを示すと、図１の距離制御部２００の構成となる。
【００１７】
次に、図１に示す音場補正装置の方向制御部１００におけるスピーカの再生方向（角度）を考慮した音場補正の際の増幅器の振幅係数と、距離制御部２００における受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離を考慮した音場補正の可変遅延器の遅延量と、増幅器の振幅調整量との設定について図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００１８】
この図６は、図１に示す音場補正装置が備えるユーザインターフェースとしてのＧＵＩ（Graphical User Interface）（図示せず）を用いてスピーカの再生方向（角度）を考慮した音場補正の際の増幅器のレベル配分係数と、受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離を考慮した音場補正の可変遅延器の遅延量と、増幅器の振幅調整量とを算出する機能を説明するアルゴリズムを表している。
【００１９】
まず、スピーカの位置を特定するため、ＧＵＩを用いてスピーカの位置を入力し、図２に示す理想的なスピーカの配置をＯＳＤ（on-screen display）（図示せず）上に表示する（ステップＳ１）。この表示からＧＵＩを通してユーザ自らドラッグアンドドロップにより実際に不整形に配置されている図３に示すスピーカの位置へと移動させる（ステップＳ２）。最終的に、各スピーカの配置関係が定まった時点で表示を確定し（ステップＳ３）、理想的なスピーカ配置位置と不整形なスピーカ配置位置の座標位置を検出する（ステップＳ４）。
【００２０】
次に、受聴者位置と不整形に配置されたスピーカ位置の関係から、図４に示すように本来再生を行うべき理想的なスピーカ配置位置からの角度Ｘと隣接するスピーカとの角度Ｙ、及び受聴者位置（中心）からスピーカ配置位置までの距離を算出し（ステップＳ５）、これに基づいて図１に示す方向制御部１００の一対の振幅器のレベル配分係数と、距離制御部２００の可変遅延器３１〜３７の遅延量及び増幅器４１〜４７の振幅調整量をそれぞれ算出し（ステップＳ６）、増幅器４１〜４７と可変遅延器３１〜３７にそれぞれ係数を設定する（ステップＳ７）。
【００２１】
なお、図６に示すＧＵＩを用いた方法以外にも、例えば図７に示す三角測量による原理で、それぞれのスピーカ位置関係と距離を特定することができる。すなわち、テスト用の信号を順に１つずつ各スピーカから再生し、残りのスピーカはあらかじめスピーカ内に埋め込んでおいたマイクロホンを使いマイクロホンの入力情報からスピーカの位置関係を算出し、その情報から三角測量による原理で、それぞれのスピーカ位置関係と距離を特定する。また、マイクロホンの代わりに、スピーカの振動面をマイクの代わりとして測定してもよい。併せてスピーカ再生帯域も情報として取得し、遅延時間と低音のマネージメントを行うことができる。これは、各スピーカの再生周波数帯域から低音成分が再生できない場合に、再生できるスピーカへ信号を出力、あるいはＬＦＥスピーカへ信号を出力する機能で、測定によってスピーカの配置と共にスピーカの再生周波数を測定し、適宜再生可能なスピーカヘ低域成分を再合成する機能を持つようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る音場補正装置の構成を示すブロック図である。
【図２】理想的なスピーカ配置を示した説明図である。
【図３】一般的家庭における不整形なスピーカ配置の例を示す説明図である。
【図４】一般家庭内における不整形なスピーカ方向（角度）を維持したまま、受聴者位置を中心にして受聴者位置からの距離を等距離としたスピーカ配置の例を示す説明図である。
【図５】本発明における各スピーカから出力される最終的な出力レベルの説明図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る音場補正装置におけるＧＵＩ機能を用いたスピーカの再生方向（角度）を考慮した増幅器のレベル配分係数と、受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離を考慮した音場補正の可変遅延器の遅延量と、増幅器の振幅調整量とを算出するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】本発明において三角測量による原理で各スピーカの位置関係と距離を特定するための例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１１ａ〜１７ａ、１１ｂ〜１７ｂ、４１〜４７  増幅器
２１〜２７  加算器
３１〜３７  可変遅延器
１００  方向制御部
２００  距離制御部
Ｃ、Ｌ、Ｒ、ＳＬ、ＳＲ、ＢＬ、ＢＲ  スピーカ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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